神雾转底炉直接还原炼铁技术介绍
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神雾转底炉直接还原炼铁技术
神雾研究院 2010.7.25
一、传统高炉炼铁工艺分析
传统高炉炼铁工艺
占钢铁生产过程总能耗约70% 焦煤 铁矿石 焦炉 铁水 高炉 转炉或电炉 钢水
烧结机
深加工
蓄热式热处理炉 棒,板,带,管 连轧 蓄热式加热炉 连铸
占钢铁生产过程总能耗约30%
传统炼铁工艺存在的问题
蓄热式转底炉示意图
生球及成品
含碳球团
海绵铁
成品
直接还原铁 直接还原铁热压块
神雾蓄热式转底炉煤基直接还原工艺的特点
还原焙烧的物料是含碳球团矿，矿粉和煤粉之间紧密
接触，给快速还原提供了良好条件；
还原焙烧工艺是薄料层在高温敞焰中加热，实现快速
还原。炉料在炉内还原时间短；
球团矿在转底炉里焙烧过程中不受压，炉料与炉衬之
1566.77
三、神雾直接还原炼铁试验室简介
节能与低碳实验室试验装置分布图
物理化学基 础实验室 流化床固气反 应实验台 转底炉原料制 备系统 低NOX蓄 热式燃烧器 试验台 (H2+CO)制 备净化系统 CO2捕 捉试验 台 蓄热式火电锅 炉试验台
蓄热式燃烧 试验台
油页岩，褐煤，生 物质，垃圾低温干 馏试验装置 常压粉煤 气化试验
使用高炉用精矿的神雾转底炉—熔分炉炼铁 与高炉炼铁能耗比较
全国重点高炉
结构
烧结矿 球团矿 工序能耗 工序能耗
用量
1298.81 311.89
能耗
56.18 21.16
小计
折标系数
折标煤
72.97 6.60
CO2排放
块矿
焦炭 高炉 合计 工序能耗 工序能耗
132.67
399.00 119.86 47.82 430.11 557.50 1685.55
蓄热式石 化管式加 热炉实验 台 气基竖 炉炼铁 中试装 置 转底炉还原 中试装置
蓄热式 锅炉试 验台
蓄热式垃圾 焚烧，熔融 还原炼铁及 www.themegallery.com 有色金属提 炼实验台
蓄热 式熔 炼炉
神雾转底炉实验室 神雾转底炉实验室
90m
转底炉规格：
配料
烟气处理 磨选
外径10m，小时产量2～5t
转底炉 造球室 配料室 烘干室 磨煤室 润磨机 链篦机 熔分室 转运站 料场
北京神雾热能技术有限公司
已建成转底炉
攀枝花龙莽
电炉熔分车间
转底炉车间
还原转底炉
四川龙蟒集团直接还原转底炉
用途：钒钛铁矿直接还原 生产能力：80000 TPY 外径：18 m
2014-6-13
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上料矿槽
流程布置示意图
干燥机室 转底炉室 高压压球机室
烟囱
成品料仓 配料室
布袋收尘 余热锅炉 烟气处理 换热器室 降尘室 热压块 润磨室
沙钢固废处理厂俯瞰
上料矿槽
成品料仓 成品通廊
上料通廊（湿） 上料通廊（干） 上料通廊（干）
转底炉厂房 配料室 配料室
烘干厂房
压球机室 烘干机室 润磨室 生球上料通廊 湿料返回通廊
使用高炉用精矿的神雾转底炉—熔分炉炼铁 与高炉炼铁能耗比较
50万吨转底炉-48MVA埋弧炉（普通高炉用矿）
结构 比例 用量 小计 折标系数 折标 煤 349.2 7 2.91 101.6 4 CO2排放
煤
转底炉 无烟煤
埋弧炉 电极糊
1.18
1.00 1.18
330.00
3.00 121.00
388.08
必须要用高品位的优质铁矿石，导致铁资 源浪费严重：
低品位铁矿石；
烧结、高炉、电炉及转炉除尘器的高
锌、铅、钾、钠含铁粉尘；
复合铁矿石（含V、Ti等）
必须要用资源紧缺的焦煤
传统炼铁工艺存在的问题
产生严重的工业污染（含烟气.粉尘及水污染。）
焦化 烧结 高炉 流程长、工艺复杂
热效率低，能源浪费严重
冷却
60m
混合 压球 干燥
还原
熔分
北京神雾节能低炭实验室
2014-6-13
www.themegallery.com
Energy-saving and low carbon laboratory of Beijing Shenwu
2014-6-13
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基础研究实验室
外径65m转底炉安装现场
荣程钢铁80万吨/年煤基转底炉 直接还原炼铁项目
荣程钢铁80万吨/年煤基转底炉 直接还原炼铁项目
天津荣程钢铁公司直接还原转底炉
用途：铁精矿直接还原 生产能力：800000 TPY 外径：65 m
2014-6-13
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北京神雾实验室直接还原转底炉
3.00 142.30
0.9000
0.9714 0.7143
1138.37
11.00 417.40
燃气
转底炉 烟煤 埋弧炉
电力
转底炉 埋弧炉
1.18 1.00
125.00 620.00
147.00 620.00
0.1229 0.1229
18.07 76.20 548.0 9
合计
说明：1、能耗及环境负荷比较范围为：普通高炉用矿：精矿-铁水
2014-6-13
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Basic research laboratory
2014-6-13
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基础研究试验室
2014-6-13
www.themegallery.com
Basic research laboratory
201Baidu Nhomakorabea-6-13
台湾中钢
产能受到限制 成品的金属化率较低
神雾蓄热式转底炉的优势 （对比国外正在运行的转底炉）
神雾公司的煤基转底炉直接还原工艺采用了神雾 自主创新的先进的蓄热式燃烧技术，因此：
1：大大提高了转底炉的热效率。
2：可采用低品质燃料（≥750kcal/Nm3),降低直 接还原的燃料成本。
3：增加了炉内温度的均匀性，提高了成品的金 属化率。 4：大大增加了转底炉的设计产量。 5：先进稳妥
适用于铁精矿炼铁的 蓄热式转底炉直接还原-熔分炉工艺
适用于钢铁厂粉尘处理的 蓄热式转底炉直接还原工艺
某厂含钾钢铁粉尘处理工艺 物料平衡
粉尘47万吨
金属化球团30万吨
含氧化钾60%金属氧化物6.465万吨
某厂含锌钢铁粉尘处理工艺 物料平衡
粉尘38.5万吨
金属化球团30万吨
含氧化锌70%金属氧化物1.7万吨
目前钢铁工序先进能耗
指标
单位
重点实际（2008.8）
焦化工序能耗
氧化球团能耗 烧结工序能耗 炼铁工序能耗 转炉炼钢工序能耗 电炉炼钢工序能耗 轧钢工序能耗
kgce/t焦
kgce/t矿 kgce/t矿 kgce/t铁 kgce/t钢 kgce/t钢 kgce/t材
119.86
21.16 56.18 430.11 6.20 79.85 59.77
非高炉炼铁技术发展的背景
1、未来焦炭资源供应将日趋紧张。
2、铁矿石价格快速攀升。 3、普通钢铁产品价格的竞争越来越激烈。
4、优质钢的需求量不断增加。
5、对钢铁企业的污染物排放要求日趋严格。 6、温室气体排放压力越来越大。
二、神雾煤基直接还原炼铁技术
回转窑直接还原炼铁技术问题
1：结圈
2：煤质
3：温度控制
间无相对运动，因此对球团矿的强度要求相对较低， 不会产生料团附壁“结圈”现象；
热态金属化球团可直接进入熔分炉冶炼，减少了热能
损失。
神雾蓄热式转底炉煤基直接还原工艺的特点
原料适应性广，可适用各种含铁原料。 其采用的还原煤要求较低，可采用普通非炼焦煤。 生产的金属化球团质量稳定，成本低。 相对于其它直接还原炼铁技术，相同规模，蓄热式
说明：1、能耗及环境负荷比较范围为：普通高炉用矿：精矿-铁水 2、根据国家统计局2006年9月发布的能源统计制度统计 3、2008年8月全国重点大中型钢铁企业，焦化工序能耗119.86，炼铁工序能耗 430.11，烧结工序能耗56.18，球团工序能耗21.16 4、已消减煤气回收用于其它工序的排放量
4：产能
隧道窑直接还原炼铁技术问题
1：传热 3：质量 2：能耗 4：产能
5：环保
6：生产效率
转底炉直接还原炼铁
1974年INMETCO发明了全世界第一条转底炉法回收
冶炼废料中的Ni、Cr、Fe、Zn的生产线。
1997年美国动力铁公司（IRON Dynamics Inc）投
产了全世界第一座真正用来炼铁的50万吨/年 煤 基转底炉直接还原炼铁生产线。
压球机
蓄热式烧嘴
螺旋出料机
出料口
全国政协副主席、中国工程院院长 徐匡迪等7名院士视察神雾转底炉
攀钢
神雾集团与攀钢集团合作开发 钒钛磁铁矿转底炉提炼生产线签字仪 式
转底炉示意图
布料皮带 （干燥生球）上料皮带 布料装置 煤气管道
空气管道 卸料装置
转底炉旋转方向 卸料溜槽
烧嘴
荣城
荣程钢铁80万吨/年煤基转底炉 直接还原炼铁项目签约仪式
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转底炉直接还原中试生产线
2014-6-13
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RHF direct reduction pilot-scale plant
2014-6-13
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四、神雾直接还原炼铁工厂鸟瞰图
沙钢30万吨/年含锌.含铁粉尘处理 生产线签约仪式
煤基转底炉直接还原法可针对不同的矿石原料采
用不同的处理工艺，可采用的含铁原料包括含钒 钛的海沙、普通铁精矿、含铁粉尘、红土镍矿等
美国动力铁工艺
转底炉断面示意图
蓄热式转底炉示意图
蓄热式烧嘴
烟道 布料器
炉底
炉底支撑机构 炉底传动机构
出料螺旋
国外转底炉存在的主要问题
加热用燃料气必须采
用高热值燃料（天然 气、焦炉煤气等）
转底炉直接还原工艺投资省。
可从烟气中回收Zn、Pb、K、Na等金属化合物，实现
资源综合利用及经济循环发展。
神雾蓄热式转底炉—熔分炉炼铁 与高炉炼铁废气量比较
项目
单位
转底炉-熔分炉
高炉
CO
NOx SOx 粉尘
g/t
g/t g/t g/t
620
520 235 630
41450
1610 2600 2300
用途：各种含铁矿直接还原试验 外径：11 m
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神雾研究院 2010.7.25
一、传统高炉炼铁工艺分析
传统高炉炼铁工艺
占钢铁生产过程总能耗约70% 焦煤 铁矿石 焦炉 铁水 高炉 转炉或电炉 钢水
烧结机
深加工
蓄热式热处理炉 棒,板,带,管 连轧 蓄热式加热炉 连铸
占钢铁生产过程总能耗约30%
传统炼铁工艺存在的问题
蓄热式转底炉示意图
生球及成品
含碳球团
海绵铁
成品
直接还原铁 直接还原铁热压块
神雾蓄热式转底炉煤基直接还原工艺的特点
还原焙烧的物料是含碳球团矿，矿粉和煤粉之间紧密
接触，给快速还原提供了良好条件；
还原焙烧工艺是薄料层在高温敞焰中加热，实现快速
还原。炉料在炉内还原时间短；
球团矿在转底炉里焙烧过程中不受压，炉料与炉衬之
1566.77
三、神雾直接还原炼铁试验室简介
节能与低碳实验室试验装置分布图
物理化学基 础实验室 流化床固气反 应实验台 转底炉原料制 备系统 低NOX蓄 热式燃烧器 试验台 (H2+CO)制 备净化系统 CO2捕 捉试验 台 蓄热式火电锅 炉试验台
蓄热式燃烧 试验台
油页岩，褐煤，生 物质，垃圾低温干 馏试验装置 常压粉煤 气化试验
使用高炉用精矿的神雾转底炉—熔分炉炼铁 与高炉炼铁能耗比较
全国重点高炉
结构
烧结矿 球团矿 工序能耗 工序能耗
用量
1298.81 311.89
能耗
56.18 21.16
小计
折标系数
折标煤
72.97 6.60
CO2排放
块矿
焦炭 高炉 合计 工序能耗 工序能耗
132.67
399.00 119.86 47.82 430.11 557.50 1685.55
蓄热式石 化管式加 热炉实验 台 气基竖 炉炼铁 中试装 置 转底炉还原 中试装置
蓄热式 锅炉试 验台
蓄热式垃圾 焚烧，熔融 还原炼铁及 www.themegallery.com 有色金属提 炼实验台
蓄热 式熔 炼炉
神雾转底炉实验室 神雾转底炉实验室
90m
转底炉规格：
配料
烟气处理 磨选
外径10m，小时产量2～5t
转底炉 造球室 配料室 烘干室 磨煤室 润磨机 链篦机 熔分室 转运站 料场
北京神雾热能技术有限公司
已建成转底炉
攀枝花龙莽
电炉熔分车间
转底炉车间
还原转底炉
四川龙蟒集团直接还原转底炉
用途：钒钛铁矿直接还原 生产能力：80000 TPY 外径：18 m
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上料矿槽
流程布置示意图
干燥机室 转底炉室 高压压球机室
烟囱
成品料仓 配料室
布袋收尘 余热锅炉 烟气处理 换热器室 降尘室 热压块 润磨室
沙钢固废处理厂俯瞰
上料矿槽
成品料仓 成品通廊
上料通廊（湿） 上料通廊（干） 上料通廊（干）
转底炉厂房 配料室 配料室
烘干厂房
压球机室 烘干机室 润磨室 生球上料通廊 湿料返回通廊
使用高炉用精矿的神雾转底炉—熔分炉炼铁 与高炉炼铁能耗比较
50万吨转底炉-48MVA埋弧炉（普通高炉用矿）
结构 比例 用量 小计 折标系数 折标 煤 349.2 7 2.91 101.6 4 CO2排放
煤
转底炉 无烟煤
埋弧炉 电极糊
1.18
1.00 1.18
330.00
3.00 121.00
388.08
必须要用高品位的优质铁矿石，导致铁资 源浪费严重：
低品位铁矿石；
烧结、高炉、电炉及转炉除尘器的高
锌、铅、钾、钠含铁粉尘；
复合铁矿石（含V、Ti等）
必须要用资源紧缺的焦煤
传统炼铁工艺存在的问题
产生严重的工业污染（含烟气.粉尘及水污染。）
焦化 烧结 高炉 流程长、工艺复杂
热效率低，能源浪费严重
冷却
60m
混合 压球 干燥
还原
熔分
北京神雾节能低炭实验室
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Energy-saving and low carbon laboratory of Beijing Shenwu
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基础研究实验室
外径65m转底炉安装现场
荣程钢铁80万吨/年煤基转底炉 直接还原炼铁项目
荣程钢铁80万吨/年煤基转底炉 直接还原炼铁项目
天津荣程钢铁公司直接还原转底炉
用途：铁精矿直接还原 生产能力：800000 TPY 外径：65 m
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北京神雾实验室直接还原转底炉
3.00 142.30
0.9000
0.9714 0.7143
1138.37
11.00 417.40
燃气
转底炉 烟煤 埋弧炉
电力
转底炉 埋弧炉
1.18 1.00
125.00 620.00
147.00 620.00
0.1229 0.1229
18.07 76.20 548.0 9
合计
说明：1、能耗及环境负荷比较范围为：普通高炉用矿：精矿-铁水
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基础研究试验室
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Basic research laboratory
201Baidu Nhomakorabea-6-13
台湾中钢
产能受到限制 成品的金属化率较低
神雾蓄热式转底炉的优势 （对比国外正在运行的转底炉）
神雾公司的煤基转底炉直接还原工艺采用了神雾 自主创新的先进的蓄热式燃烧技术，因此：
1：大大提高了转底炉的热效率。
2：可采用低品质燃料（≥750kcal/Nm3),降低直 接还原的燃料成本。
3：增加了炉内温度的均匀性，提高了成品的金 属化率。 4：大大增加了转底炉的设计产量。 5：先进稳妥
适用于铁精矿炼铁的 蓄热式转底炉直接还原-熔分炉工艺
适用于钢铁厂粉尘处理的 蓄热式转底炉直接还原工艺
某厂含钾钢铁粉尘处理工艺 物料平衡
粉尘47万吨
金属化球团30万吨
含氧化钾60%金属氧化物6.465万吨
某厂含锌钢铁粉尘处理工艺 物料平衡
粉尘38.5万吨
金属化球团30万吨
含氧化锌70%金属氧化物1.7万吨
目前钢铁工序先进能耗
指标
单位
重点实际（2008.8）
焦化工序能耗
氧化球团能耗 烧结工序能耗 炼铁工序能耗 转炉炼钢工序能耗 电炉炼钢工序能耗 轧钢工序能耗
kgce/t焦
kgce/t矿 kgce/t矿 kgce/t铁 kgce/t钢 kgce/t钢 kgce/t材
119.86
21.16 56.18 430.11 6.20 79.85 59.77
非高炉炼铁技术发展的背景
1、未来焦炭资源供应将日趋紧张。
2、铁矿石价格快速攀升。 3、普通钢铁产品价格的竞争越来越激烈。
4、优质钢的需求量不断增加。
5、对钢铁企业的污染物排放要求日趋严格。 6、温室气体排放压力越来越大。
二、神雾煤基直接还原炼铁技术
回转窑直接还原炼铁技术问题
1：结圈
2：煤质
3：温度控制
间无相对运动，因此对球团矿的强度要求相对较低， 不会产生料团附壁“结圈”现象；
热态金属化球团可直接进入熔分炉冶炼，减少了热能
损失。
神雾蓄热式转底炉煤基直接还原工艺的特点
原料适应性广，可适用各种含铁原料。 其采用的还原煤要求较低，可采用普通非炼焦煤。 生产的金属化球团质量稳定，成本低。 相对于其它直接还原炼铁技术，相同规模，蓄热式
说明：1、能耗及环境负荷比较范围为：普通高炉用矿：精矿-铁水 2、根据国家统计局2006年9月发布的能源统计制度统计 3、2008年8月全国重点大中型钢铁企业，焦化工序能耗119.86，炼铁工序能耗 430.11，烧结工序能耗56.18，球团工序能耗21.16 4、已消减煤气回收用于其它工序的排放量
4：产能
隧道窑直接还原炼铁技术问题
1：传热 3：质量 2：能耗 4：产能
5：环保
6：生产效率
转底炉直接还原炼铁
1974年INMETCO发明了全世界第一条转底炉法回收
冶炼废料中的Ni、Cr、Fe、Zn的生产线。
1997年美国动力铁公司（IRON Dynamics Inc）投
产了全世界第一座真正用来炼铁的50万吨/年 煤 基转底炉直接还原炼铁生产线。
压球机
蓄热式烧嘴
螺旋出料机
出料口
全国政协副主席、中国工程院院长 徐匡迪等7名院士视察神雾转底炉
攀钢
神雾集团与攀钢集团合作开发 钒钛磁铁矿转底炉提炼生产线签字仪 式
转底炉示意图
布料皮带 （干燥生球）上料皮带 布料装置 煤气管道
空气管道 卸料装置
转底炉旋转方向 卸料溜槽
烧嘴
荣城
荣程钢铁80万吨/年煤基转底炉 直接还原炼铁项目签约仪式
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转底炉直接还原中试生产线
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RHF direct reduction pilot-scale plant
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四、神雾直接还原炼铁工厂鸟瞰图
沙钢30万吨/年含锌.含铁粉尘处理 生产线签约仪式
煤基转底炉直接还原法可针对不同的矿石原料采
用不同的处理工艺，可采用的含铁原料包括含钒 钛的海沙、普通铁精矿、含铁粉尘、红土镍矿等
美国动力铁工艺
转底炉断面示意图
蓄热式转底炉示意图
蓄热式烧嘴
烟道 布料器
炉底
炉底支撑机构 炉底传动机构
出料螺旋
国外转底炉存在的主要问题
加热用燃料气必须采
用高热值燃料（天然 气、焦炉煤气等）
转底炉直接还原工艺投资省。
可从烟气中回收Zn、Pb、K、Na等金属化合物，实现
资源综合利用及经济循环发展。
神雾蓄热式转底炉—熔分炉炼铁 与高炉炼铁废气量比较
项目
单位
转底炉-熔分炉
高炉
CO
NOx SOx 粉尘
g/t
g/t g/t g/t
620
520 235 630
41450
1610 2600 2300
用途：各种含铁矿直接还原试验 外径：11 m
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